專利名稱：一種利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)電池電極的制備方法。
背景技術(shù)：
探索太陽(yáng)電池的新工藝來(lái)降低成本，同時(shí)提高轉(zhuǎn)換效率，是太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)化的 必經(jīng)途徑。硅片背表面的復(fù)合對(duì)太陽(yáng)電池效率的影響較大?，F(xiàn)有的電極燒結(jié)工藝 使太陽(yáng)電池整個(gè)背面形成金屬一半導(dǎo)體界面，該界面具有很高的少子復(fù)合速度， 造成太陽(yáng)電池的短路電流不高。因而點(diǎn)接觸方式的背電極越來(lái)越受到關(guān)注，它可 以減小金屬-半導(dǎo)體接觸區(qū)域的面積，從而有效地降低了太陽(yáng)電池表面復(fù)合速 率，對(duì)提高太陽(yáng)電池性能特別是短路電流有很大的幫助。
目前制備點(diǎn)接觸電極的方式有光刻技術(shù)(如PERC， PERL太陽(yáng)電池)、激光 燒結(jié)(如laser-fired contacts — LFC太陽(yáng)電池)、腐蝕性漿料開孔等。光刻技 術(shù)非常昂貴，產(chǎn)業(yè)化成本較高。激光燒結(jié)制備點(diǎn)接觸電極被認(rèn)為是一種較容易產(chǎn) 業(yè)化的工藝，國(guó)外研究的激光燒結(jié)電極太陽(yáng)電池效率達(dá)到21.2%。然而，現(xiàn)有的 激光燒結(jié)電極(LFC)工藝采用的是激光直接輻照在用作背電極的金屬膜(如鋁 Al)表面，因而存在以下兩個(gè)問(wèn)題 一是由于普通激光器脈沖的能量穩(wěn)定性較差， 作為電極的金屬膜受脈沖激光輻照后，如果脈沖激光能量太小，則達(dá)不到燒結(jié)的 溫度，從而不能形成歐姆接觸；如果脈沖激光能量太大，脈沖的激光會(huì)使金屬膜 蒸發(fā)掉，只在燒蝕坑的周邊區(qū)域形成歐姆接觸，制得的太陽(yáng)電池有很高的串聯(lián)電 阻，同時(shí)激光對(duì)電池材料的損傷很大，制備出來(lái)的電池短路電流較低。二是即使 脈沖激光能量大小合適，激光對(duì)電極下的材料也有一定損傷，這也從一定程度上 降低了電池短路電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，該方法可制備出具有良好的歐姆接觸和鋁背場(chǎng)點(diǎn)接觸電極，提高太 陽(yáng)電池的短路電流和開路電壓。
本發(fā)明的目的通過(guò)采取以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸電極的方法，其特征在 于，首先在硅基體的背面鍍鈍化介質(zhì)層，然后在鈍化介質(zhì)層上蒸鍍鋁層，再在鋁 層上印刷或涂敷鋁熱劑，然后用激光輻照點(diǎn)燃鋁熱劑，引發(fā)鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫， 從而使鋁層與硅基體熔融后結(jié)晶，最終形成良好的歐姆接觸和鋁背場(chǎng)。
本發(fā)明所述的鋁熱劑呈點(diǎn)狀，以一定陣列排布在鋁層上。
本發(fā)明所述的鋁層厚度為0. 1 10um。
本發(fā)明所述的硅基體為P型單晶硅片或p型多晶硅片。
本發(fā)明所述的鋁熱劑是由還原性單質(zhì)金屬粉和金屬氧化物組成，其中還原性 單質(zhì)金屬粉占鋁熱劑的重量比例為2 30%,所述的還原性單質(zhì)金屬粉為鋁粉或 鎂粉等，所述的金屬氧化物為氧化銅或氧化鈦等。
本發(fā)明所述的鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫(高于55CTC)，并將高溫傳遞給蒸鍍?cè)诠杵?上的鋁層，使鋁元素溶解在硅基體中形成良好的歐姆接觸。
本發(fā)明所述的鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫(高于55(TC)，并將高溫傳遞給蒸鍍?cè)诠杵?上的鋁層，使鋁元素溶解在硅基體中形成良好的鋁背場(chǎng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果
a. 能夠用脈沖能量穩(wěn)定性較差的激光器制備出具有良好的歐姆接觸和鋁背 場(chǎng)點(diǎn)接觸電極。
b. 由于采用激光間接燒結(jié)制備點(diǎn)接觸電極，可以制備出低損傷的電極接觸 點(diǎn)，降低金屬半導(dǎo)體接觸區(qū)域的載流子復(fù)合速率，提高太陽(yáng)電池的短路電流和開 路電壓。
c. 一定程度上彌補(bǔ)了激光器不穩(wěn)定對(duì)電池工藝的影響，減小了在電極制備過(guò) 程中激光對(duì)太陽(yáng)電池的損傷。


圖1 6為本發(fā)明的制備流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸電極的方法，
包括如下步驟
(1)在硅基體1前表面經(jīng)清洗制絨，擴(kuò)散得到前表面發(fā)射結(jié)區(qū)9，鍍前表
面減反射膜10(如SiNx:H或Si02等)，制備正面銀柵線電極11，如圖1所示；(2) 在硅基體l的背面上鍍一層鈍化介質(zhì)層(2)(如SiNx:H或Si02等)，如 圖2所示；
(3) 在鈍化介質(zhì)層2上蒸鍍一層鋁層3，鋁層3的厚度為0.1 10um，如圖 3所示；
(4) 在鋁層3上印刷或涂敷呈一定陣列排布的點(diǎn)狀鋁熱劑4，如圖4所示;
(5) 用激光5輻照點(diǎn)燃鋁熱劑4，引發(fā)鋁熱反應(yīng)，釋放出高溫(高于550°C)， 如圖5所示；
(6) 在高溫條件下，鋁層3局部區(qū)域受熱熔融，并穿透鈍化介質(zhì)層2與硅 基體l產(chǎn)生硅鋁共晶反應(yīng)，硅鋁合金在冷卻過(guò)程中形成局域鋁背場(chǎng)6 (點(diǎn)接觸電 極)，如圖6所示。
以上步驟中，硅基體為p型單晶硅片或p型多晶硅片；鋁熱劑是由還原性單 質(zhì)金屬粉(如鋁粉或鎂粉等)和金屬氧化物(如氧化銅或氧化鈦等)組成，其中 還原性單質(zhì)金屬粉占鋁熱劑的重量比例為2 30%。
本發(fā)明采用激光間接燒結(jié)電極的方式，即用激光來(lái)誘導(dǎo)鋁熱劑的自發(fā)反應(yīng)， 反應(yīng)產(chǎn)生的高溫促使鋁與硅片形成良好的歐姆接觸，這樣制得的太陽(yáng)電池有較小 的串聯(lián)電阻；同時(shí)形成鋁背場(chǎng)，制得的太陽(yáng)電池有較大的短路電流。在本發(fā)明的 工藝過(guò)程中，激光沒有直接輻照在金屬膜上面，對(duì)硅片的損傷減少到最低，進(jìn)一 步提高太陽(yáng)電池的短路電流。
總之，本發(fā)明例舉了上述優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)該說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 可以進(jìn)行各種變化和改型。因此，除非這樣的變化和改型偏離了本發(fā)明的范圍， 否則都應(yīng)該包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸電極的方法，其特征在于，首先在硅基體的背面鍍鈍化介質(zhì)層，然后在鈍化介質(zhì)層上蒸鍍鋁層，再在鋁層上印刷或涂敷鋁熱劑，然后用激光輻照點(diǎn)燃鋁熱劑，引發(fā)鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫，從而使鋁層與硅基體熔融后結(jié)晶，最終形成良好的歐姆接觸和鋁背場(chǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的鋁熱劑呈點(diǎn)狀，以一定陣列排布在鋁層上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的鋁層厚度為O. 1 10um。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的硅基體為p型單晶硅片或p型多晶硅片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的鋁熱劑是由還原性單質(zhì)金屬粉和金屬氧化物組 成，其中還原性單質(zhì)金屬粉占鋁熱劑的重量比例為2 30%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的還原性單質(zhì)金屬粉為鋁粉或鎂粉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的金屬氧化物為氧化銅或氧化鈦。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫，并將高溫傳遞給蒸鍍?cè)诠?片上的鋁層，使鋁元素溶解在硅基體中形成良好的歐姆接觸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸 電極的方法，其特征在于，所述的鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫，并將高溫傳遞給蒸鍍?cè)诠?片上的鋁層，使鋁元素溶解在硅基體中形成良好的鋁背場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用激光誘導(dǎo)鋁熱反應(yīng)制備太陽(yáng)電池背面點(diǎn)接觸電極的方法，該方法首先在硅基體的背面鍍鈍化介質(zhì)層，然后在鈍化介質(zhì)層上蒸鍍鋁層，再在鋁層上印刷或涂敷鋁熱劑，然后用激光輻照點(diǎn)燃鋁熱劑，引發(fā)鋁熱反應(yīng)產(chǎn)生高溫，從而使鋁層與硅基體熔融后結(jié)晶，最終形成良好的歐姆接觸和鋁背場(chǎng)。本發(fā)明采用激光間接燒結(jié)電極的方式，即用激光來(lái)誘導(dǎo)鋁熱劑的自發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的高溫促使鋁與硅片形成良好的歐姆接觸，這樣制得的太陽(yáng)電池有較小的串聯(lián)電阻；同時(shí)形成鋁背場(chǎng)，制得的太陽(yáng)電池有較大的短路電流。采用本發(fā)明的工藝，激光沒有直接輻照在金屬膜上面，對(duì)硅片的損傷減少到最低，進(jìn)一步提高太陽(yáng)電池的短路電流。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101546790SQ20091003894
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者張陸成, 輝 沈, 陳達(dá)明 申請(qǐng)人:中山大學(xué)